申请日2019.01.29
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号G05D11/13; C02F3/00; C02F3/12
摘要
本发明公开了一种污水处理精准控制系统及污水处理方法。包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池、曝气装置和控制系统;所述MBR膜池可与所述兼氧区连通，所述兼氧区可与所述第一微氧区连通，所述第一微氧区可与所述第二微氧区连通，所述第二微氧区可与所述MBR膜池连通，所述MBR膜池可与所述清水池连通;所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池中均有设有氧化还原电位探头和溶解氧探头;所述控制系统可获得所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头采集的数据，以及可控制所述曝气装置向所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池输送气体。可降低污水处理系统的能耗及运行费用，确保出水水质参数达标。
权利要求书
1.一种污水处理精准控制系统，其特征在于：包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池、曝气装置和控制系统;
所述MBR膜池可与所述兼氧区连通，所述兼氧区可与所述第一微氧区连通，所述第一微氧区可与所述第二微氧区连通，所述第二微氧区可与所述MBR膜池连通，所述MBR膜池可与所述清水池连通;
所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池中均有设有氧化还原电位探头和溶解氧探头;
所述控制系统可获得所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头采集的数据，以及可控制所述曝气装置向所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池输送气体;
所述兼氧区可进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2—+H2O
所述第一微氧区可进行第二阶段的主反应：
NO2—+NH3→H2O+N2↑
NO2—+3H→0.5N2↑+H2O+OH—
NO3—+5H→0.5N2↑+2H2O+OH—
所述第二微氧区可进行第三阶段的主反应：
PO43-+8H→PH3↑+H2O+3OH—
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
所述MBR膜池可进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
2.根据权利要求1所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述控制系统包括无线主收发器、无线从收发器和智能控制器，所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头均与所述无线从收发器连接，所述无线从收发器可将数据传输给所述无线主收发器，所述无线主收发器可与所述智能控制器进行数据交换。
3.根据权利要求2所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述无线主收发器为无线ZigBee主收发器，所述无线从收发器为无线ZigBee从收发器。
4.根据权利要求1所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述曝气装置包括鼓风机、曝气阀和曝气头。
5.根据权利要求1所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：还包括人机交互系统;所述控制系统可与所述人机交互系统进行通讯，以使所述人机交互系统可显示探头的阵列位置、实时数据、历史数据、历史曲线和报警报表。
6.根据权利要求2所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述智能控制器基于STM32F107VBT芯片为中央处理器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的污水处理精准控制系统，其特征在于：所述曝气装置通过连接的管道将气体送往所述MBR膜池和所述兼氧区;所述第二微氧区与所述MBR膜池之间、所述MBR膜池与所述兼氧区之间通过穿墙泵连接。
8.一种污水处理精准控制系统的污水处理方法，其特征在于：所述污水处理精准控制系统包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池和曝气装置;
所述污水处理方法包括：
污水进入所述兼氧区与所述MBR膜池的回流进行混合，然后依次进入所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池，经所述MBR膜池的MBR膜过滤后进入所述清水池;
根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置以使所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池形成设定的微生物菌群生长和反应条件，由不同的优势微生物菌群在所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池分别进行反应，在所述兼氧区进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2—+H2O
在所述第一微氧区进行第二阶段的主反应：
NO2-+NH3→H2O+N2↑
NO2-+3H→0.5N2↑+H2O+OH-
NO3-+5H→0.5N2↑+2H2O+OH-
在所述第二微氧区进行第三阶段的主反应：
PO43-+8H→PH3↑+H2O+3OH-
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
在所述MBR膜池进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
9.根据权利要求8所述的污水处理方法，其特征在于所述根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置具体为：根据各区域的溶解氧浓度和氧化还原电位值建立相应的数学模型，采用多变量动态矩阵控制算法，将对象的离散数据作为动态控制模型，然后在预报的基础上根据偏差的最小二乘法原理计算控制量输出以控制所述曝气装置输送气体。
10.根据权利要求8或9所述的污水处理方法，其特征在于：所述兼氧区的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，氧化还原电位值为50～150mV;所述第一微氧区的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，氧化还原电位值为-100～50mV;所述第二微氧区的溶解氧浓度≤0.2mg/L，氧化还原电位值为-300～-100mV;所述MBR膜池的溶解氧浓度≥2.0mg/L，氧化还原电位值大于100mV。
说明书
一种污水处理精准控制系统及污水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理自控技术领域，特别涉及一种污水处理精准控制系统及污水处理方法。
背景技术
目前国内大部分污水处理厂的控制污染物指标如TN(Total Nitrogen，总氮)、TP(Total Phosphorus，总磷)、SS(Suspended Solids，悬浮物)无法满足提标后的标准要求。如原水水质波动较大，污水生物处理系统易受到冲击，造成工艺系统能耗的浪费，使得系统出水稳定达标性得不到保证，造成出水水质变化幅度大，且传统的生化处理工艺难以精确控制生化池各个区域内的DO(Dissolved Oxygen，溶解氧)浓度和ORP(Oxidation-Reduction Potential，氧化还原电位)数据，无法确保TN稳定达标，并且污泥产量高，污泥处置成本高。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的是为了弥补上述现有技术中的至少一项不足，提出一种污水处理精准控制系统及污水处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种污水处理精准控制系统，包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池、曝气装置和控制系统;
所述MBR膜池可与所述兼氧区连通，所述兼氧区可与所述第一微氧区连通，所述第一微氧区可与所述第二微氧区连通，所述第二微氧区可与所述MBR膜池连通，所述MBR膜池可与所述清水池连通;
所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池中均有设有氧化还原电位探头和溶解氧探头;
所述控制系统可获得所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头采集的数据，以及可控制所述曝气装置向所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池输送气体;
所述兼氧区可进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2-+H2O
所述第一微氧区可进行第二阶段的主反应：
NO2-+NH3→H2O+N2↑
NO2-+3H→0.5N2↑+H2O+OH-
NO3-+5H→0.5N2↑+2H2O+OH-
所述第二微氧区可进行第三阶段的主反应：
PO43-+8H→PH3↑+H2O+3OH-
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
所述MBR膜池可进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
在一些优选的实施方式中，所述控制系统包括无线主收发器、无线从收发器和智能控制器，所述氧化还原电位探头和所述溶解氧探头均与所述无线从收发器连接，所述无线从收发器可将数据传输给所述无线主收发器，所述无线主收发器可与所述智能控制器进行数据交换。
在进一步优选的实施方式中，所述无线主收发器为无线ZigBee主收发器，所述无线从收发器为无线ZigBee从收发器。
在一些优选的实施方式中，所述曝气装置包括鼓风机、曝气阀和曝气头。
在一些优选的实施方式中，还包括人机交互系统;所述控制系统可与所述人机交互系统进行通讯，以使所述人机交互系统可显示探头的阵列位置、实时数据、历史数据、历史曲线和报警报表。
在进一步优选的实施方式中，所述智能控制器基于STM32F107VBT芯片为中央处理器。
在一些优选的实施方式中，所述曝气装置通过连接的管道将气体送往所述MBR膜池和所述兼氧区;所述第二微氧区与所述MBR膜池之间、所述MBR膜池与所述兼氧区之间通过穿墙泵连接。
在另一方面，本发明还提供一种污水处理精准控制系统的污水处理方法，所述污水处理精准控制系统包括MBR膜池、兼氧区、第一微氧区、第二微氧区、清水池和曝气装置;
所述污水处理方法包括：
污水进入所述兼氧区与所述MBR膜池的回流进行混合，然后依次进入所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池，经所述MBR膜池的MBR膜过滤后进入所述清水池;
根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置以使所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池形成设定的微生物菌群生长和反应条件，由不同的优势微生物菌群在所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池分别进行反应，在所述兼氧区进行第一阶段的主反应：
NH3+O2→NO2-+H2O
在所述第一微氧区进行第二阶段的主反应：
NO2-+NH3→H2O+N2↑
NO2-+3H→0.5N2↑+H2O+OH-
NO3-+5H→0.5N2↑+2H2O+OH-
在所述第二微氧区进行第三阶段的主反应：
PO43-+8H→PH3↑+H2O+3OH-
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
在所述MBR膜池进行第四阶段的主反应：
COD+O2→CO2↑+H2O。
在一些优选的实施方式中，所述根据所述兼氧区、所述第一微氧区、所述第二微氧区和所述MBR膜池的溶解氧浓度和氧化还原电位值启动所述曝气装置具体为：根据各区域的溶解氧浓度和氧化还原电位值建立相应的数学模型，采用多变量动态矩阵控制算法，将对象的离散数据作为动态控制模型，然后在预报的基础上根据偏差的最小二乘法原理计算控制量输出以控制所述曝气装置输送气体。
在一些优选的实施方式中，所述兼氧区的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L，氧化还原电位值为50～150mV;所述第一微氧区的溶解氧浓度为0.2～0.5mg/L，氧化还原电位值为-100～50mV;所述第二微氧区的溶解氧浓度≤0.2mg/L，氧化还原电位值为-300～-100mV;所述MBR膜池的溶解氧浓度≥2.0mg/L，氧化还原电位值大于100mV。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
进水后首先进行部分好氧反应，然后进行脱氮，能充分利用原水中的有机物，避免出现碳源不足，结合精准控制实现出水COD低于20mg/L、总氮低于5mg/L、总磷低于0.3mg/L、氨氮低于0.5mg/L、剩余污泥减量80%以上。
